没有一个男人想说自己温柔,心不在焉,缺乏“站”。同样,希望圆柱体也能变硬,这样才能获得更持久的输出。(莎士比亚)。
别想歪了,我说的是锂离子电池。如今全世界都在大力发展新能源车型,相比传统燃油发动机,纯电动版新能源车已然没有了发动机、油箱等配件,取而代之的则是由电池、电控与电机构成的三电系统。其中电池可以说是纯电动车最为重要的一个配件,电池储存电量的多少也会间接的影响着一辆车的续航里程。
电池是我们非常常见的一种电能储备装置,电池的种类有很多,其中能量密度最高的,当然还是要数锂离子电池了。提到锂电池,一些对电池有些了解的朋友往往会都会提及“18650”这个代号。实际上这串数字只是描述了其中一个单体电池的尺寸特点,18是直径18mm,65是电池高65mm,最后一位的0则表示它是个圆形柱体。
当然,锂电池除了常见的18650这种圆柱形规格的外,还有软包、方形等不同形式的电池。上个世纪90年底初,日本的索尼公司与旭化成公司发布首个商用锂离子电池。相比日常使用的普通锰锌干电池,锂电池有着体积小巧能量大,充放电速度快等优点,一时间被受追捧。当然,它也有过充、过放后会明显影响寿命、受温度影响较大等缺点。
至于为什么说锂电池也想“硬”起来,其实是与它内部结构有关系。我们现在的锂电池其内部结构类似我们常见的夹心饼干,其中酥脆的饼干就想电池的正负极材料,而中间的夹心就是电解质,虽然电池中的这个“夹心”也是个类似饼干夹心一样近似固态的材料,但它终究还是会影响电池能量密度的提升。
就目前现有的锂电池体系架构和正负极材料来看,锂离子电池能量密度基本上很难突破300Wh/kg。其中磷酸铁锂电池单体能量密度以难超过140Wh/kg,很多纯电动汽车上常用的三元锂电池,在实验室中的理想环境下能达到300Wh/kg,而实际应用上其单体能量密度最多也只能做到220Wh/kg。当消费者们不断追求车辆拥有更长续航里程时,传统锂离子电池却似乎遇到了发展瓶颈,显得有些力不从心了。
人们没有停下对锂电池能量密度提升的探索,其中把它变“硬”就是工程师们想到的一个好办法,而且在国外的一些实验室中,已经试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池了,相比于目前锂离子电池100-220Wh/kg的能量密度可谓翻了一番。从上图中不难看出两种电池最大的区别就是用固态电解质取代了原有的电解液。
在“传统”锂离子电池结构中,包含了隔膜和电解液,这两者加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而固态电池中,电解液的部分被固态材料取代,并且人们已经可以将正负极之间的距离缩短到微米级单位,这样也会使得电池体积大大缩减。
对于纯电动车型来说,它们正需要这些体积更小、重量更轻且能量密度大的电池,体积小可以留给驾乘人员更多的空间,重量更轻可以提升车辆的操控性能,而更大的能量密度则可以让车辆有着更长的续航里程。
除了续航能力外,电池的安全也是消费者及工程师们所最为关注的一点。锂离子的化学特性非常活泼,易出现安全问题。毕竟车辆续航里程短可以靠增加电池组或多次充电来解决,但若电池组出现安全隐患,或是发生事故时电池组出现故障,引发自燃等情况。
固态电池虽说也是锂离子电池,但它的最高工作温度可以由现在的40℃左右提升到更高,这样使得其适应工作温度区间更宽,从而降低因温度等原因引发的事故几率。
之所以人们目前还无法接受纯电动车型,无非是因为充电慢与充满电后续航里程短这两点原因。随着电池技术的不断更新,工程师们用变“硬”这一办法让电池的能量密度更大、体积更小,让电动车可以有着更长的续航里程与更大乘坐空间。对于普通消费者来说,如果充一次电可以跑1000km,即便充满一次电要两到三个小时,我相信也会有更多消费者会选择它们。